本文關鍵詞：基于砂卵石地層的土壓平衡盾構(gòu)機刀盤設計與研究

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【摘要】：由于土壓平衡(EPB)式盾構(gòu)機施工安全可靠、效率高,因此在隧道和地鐵建設中得到廣泛應用。砂卵石地層是諸多復雜地層之一,在我國分布比較廣,具有一定的代表性。本論文以砂卵石地層條件下盾構(gòu)刀盤設計為目標,對該地層條件下刀盤設計準則、刀具選型及布置、盾構(gòu)載荷配置等方面進行了研究。主要內(nèi)容可歸納為以下五部分。第一部分,分析砂卵石地層的特點,結(jié)合該地層工程施工案例,給出砂卵石地層刀盤設計要點。第二部分,在分析刀盤的功能和失效形式的基礎上,建立刀盤設計基本準則和刀盤的強度、剛度計算模型。通過分析,得出云腿和軸承法蘭連接處是刀盤應力最大位置,為刀盤性能評價提供了依據(jù)。第三部分,首先,在各類盾構(gòu)刀具功能和特點的分析基礎上給出了砂卵石地層刀具選型概要。其次,通過分析刀具破巖機理,建立切刀和滾刀的受力分析模型。再次,在采用阿基米德螺旋線進行刀具布置的前提下,以刀盤受力和刀具壽命為研究目標,對基于刀盤受力平衡和刀具磨損量均勻的切刀布置方法進行了研究。最后,結(jié)合工程實例,對所用刀盤進行切刀布置計算,計算結(jié)果和實際布刀情況相一致,驗證了砂卵石地層切刀布置方法的合理性。第四部分,通過對砂卵石地層條件下刀盤推力和扭矩組成要素的分析,對盾構(gòu)推力和扭矩計算模型進行優(yōu)化,建立了與地質(zhì)參數(shù)相關的計算模型,并與慣用算法進行了對比,結(jié)果表明計算結(jié)果更加精確。在滿足盾構(gòu)施工要求的前提下有效避免材料的浪費。第五部分,首先,利用建立的刀盤強度和剛度設計準則對沈陽地鐵一號線區(qū)間所用盾構(gòu)刀盤進行了強度和剛度性能評價。其次,將Pro-E建立的刀盤三維模型導入ANSYS有限元軟件對其進行典型工況的有限元分析,驗證刀盤結(jié)構(gòu)和設計準則在砂卵石地層條件下使用的合理性。
【關鍵詞】：砂卵石 盾構(gòu)機 刀盤 載荷計算
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 土壓平衡盾構(gòu)與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 土壓平衡盾構(gòu)簡介9-11
• 1.2.2 土壓平衡盾構(gòu)刀盤研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本課題的目的和意義12
• 1.4 主要研究內(nèi)容和技術路線12-14
• 2 砂卵石地層刀盤設計準則建立14-22
• 2.1 砂卵石地層特征14-16
• 2.1.1 砂卵石地層特點14-15
• 2.1.2 砂卵石地層刀盤設計要點15-16
• 2.2 刀盤設計準則建立16-21
• 2.2.1 刀盤的失效分析16-17
• 2.2.2 刀盤設計強度準則17-19
• 2.2.3 刀盤設計剛度準則19-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 砂卵石地層刀具選型及刀具布置22-42
• 3.1 盾構(gòu)常用刀具及砂卵石地層刀具選型22-26
• 3.2 刀具破巖機理研究26-29
• 3.2.1 切削型刀具破巖機理26-27
• 3.2.2 滾壓型刀具破巖機理27-29
• 3.3 刀具破巖受力分析29-31
• 3.3.1 滾刀切削受力模型29-30
• 3.3.2 切刀切削受力模型30-31
• 3.4 砂卵石地層刀盤刀具布置31-41
• 3.4.1 切刀布置基本方法32-36
• 3.4.2 先行刀布置方法36
• 3.4.3 基于刀具磨損量均勻的切刀布置36-38
• 3.4.4 基于刀盤受力平衡的切刀布置38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 砂卵石地層EPB盾構(gòu)刀盤載荷分析42-55
• 4.1 砂卵石地層盾構(gòu)推力分析43-49
• 4.1.1 盾構(gòu)外殼與土體摩擦阻力43-48
• 4.1.2 盾構(gòu)推進正面阻力48-49
• 4.2 砂卵石地層盾構(gòu)刀盤扭矩分析49-54
• 4.2.1 刀盤切削時地層抗力扭矩49-51
• 4.2.2 刀盤正面與土體摩擦阻力矩51-52
• 4.2.3 刀盤側(cè)面與土體摩擦阻力矩52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 基于工程實例的刀盤實例分析55-72
• 5.1 工程地質(zhì)情況介紹55
• 5.2 刀盤結(jié)構(gòu)55-57
• 5.3 刀盤刀具布置計算57-60
• 5.4 刀盤載荷參數(shù)計算60-63
• 5.4.1 盾構(gòu)推力計算60-62
• 5.4.2 刀盤扭矩計算62-63
• 5.5 刀盤強度和剛度分析63-65
• 5.5.1 刀盤強度分析63
• 5.5.2 刀盤剛度分析63-65
• 5.6 刀盤有限元分析65-70
• 5.6.1 模型建立65-66
• 5.6.2 模型導入66-67
• 5.6.3 典型工況分析67-70
• 5.7 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-76
• 致謝76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：813446